空间机械臂的位置内环阻抗控制研究

"具有关节柔性/臂杆柔性机械臂的位置内环阻抗控制" 在机械臂技术领域，关节柔性与臂杆柔性是不可忽视的重要因素，特别是在执行精密任务的空间机械臂中。这些柔性因素会直接影响机械臂的运动精度和接触力控制，从而影响任务的完成质量。"具有关节柔性/臂杆柔性机械臂的位置内环阻抗控制"这篇论文由任珊珊、贾庆轩和褚明共同撰写，他们专注于研究如何在考虑机械臂柔性的前提下，优化控制策略以提高其性能。 论文基于Kane方程建立了包含关节和臂杆柔性效应的动力学模型。Kane方程是一种广泛用于多体系统动力学建模的方法，它能够综合考虑系统的运动和约束条件，为柔性机械臂的控制提供理论基础。通过这个模型，研究人员可以更准确地描述和分析柔性机械臂在运动过程中的动态行为。 位置内环阻抗控制是一种常用的控制策略，尤其适用于需要精细轨迹跟踪和接触力控制的场合。论文中设计了这种控制器，旨在改善由于机械臂柔性导致的运动不精确性和接触力不稳定问题。阻抗控制的目标是使机械臂对外部扰动表现出预定的力学特性，如同一个具有刚度和阻尼的虚拟弹簧-阻尼器系统。 在Matlab/Simulink环境下，研究团队构建了阻抗控制的仿真平台，用以模拟柔性机械臂在斜面上的运动，并对比分析了常规阻抗控制与位置内环阻抗控制的性能。仿真实验结果显示，柔性机械臂在执行任务时，由于其自身的弹性，会产生臂杆的形变，这会影响常规控制算法的执行效果。然而，所设计的位置内环阻抗控制器能够有效地补偿这种形变，提高轨迹跟踪的精度，并实现对接触力的有效控制。 关键词包括“柔性机械臂”、“动力学”和“位置内环阻抗控制”，这表明论文的重点在于探索和解决柔性机械臂在动力学环境下的控制难题。论文的研究成果对于提升空间机械臂的性能，尤其是在执行对精度和稳定性要求极高的任务时，具有重要的理论指导和实际应用价值。 中图分类号：TP273.5，表明这是一篇属于自动控制技术领域的科研论文。作者任珊珊和褚明，分别作为硕士研究生和副教授，专注于空间机器人技术和机器人动力学与控制的研究，而通信联系人褚明可通过电子邮件进行进一步的学术交流。论文的发表也得到了国家自然科学基金的支持，展示了其在学术界的认可和重要性。 该论文深入研究了具有关节和臂杆柔性的空间机械臂的控制问题，提出了一种有效的阻抗控制策略，有助于改善机械臂在复杂环境下的运动性能，对于推动相关领域的技术进步具有积极意义。